膜法回收合成氨驰放气中的氢气一选题背景二、技术基础与特点它可以是均相的或非均相的；对称型的或非对称型的；固体的或液体的；中性的或荷电性的。一般膜很薄，其厚度可以从几微米（甚至0.1μm）到几毫米，而其长度和宽度要以米来计量。膜分离过程的特点：过程简单、设备体积小、经济性较好、分离系数较大、一般没有相变、在常温下可连续操作、可实现集成或杂化、可直接放大、节能、高效、无二次污染、膜性能具有可调性、可专一配膜。膜分离过程也存在一些不足：膜的寿命有限、膜使用过程的浓差极化、膜的污染及劣化等。2.2膜技术研究现状最近30年，膜分离技术作为一项新型的高分离、浓缩、提纯及净化技术得到广泛应用。新的膜过程不断的得到开发研究，如渗透气化、膜蒸馏、支撑液膜、膜萃取、膜生物反应器、控制释放等过程的研究工作不断深入。目前膜分离技术的发展正处于从微滤、超滤、纳滤、反渗透、膜电解、扩散渗析及透析等第一代膜过程向气体分离、蒸汽渗透、全蒸发、膜蒸馏、膜接触、扩散渗析等第二代膜过程过渡的时期。2.3气体分离膜技术膜法气体分离技术是当今世界竞相发展的高新技术，气体分离膜技术开始应用于合成氨驰放气、炼厂气和其他石油化工排放气中氢的回收，开创了气体膜分离技术大规模工业应用的时代。气体分离膜一般是非多孔质的均质膜，用溶解扩散机理来解释气体的透过。分离原理是两种或两种以上的气体混合物通过高分子聚合物（通常是聚酰亚胺或聚砜）薄膜来选择“过滤”进料气而达到分离的目的。当两种或两种以上的气体混合物通过聚合物薄膜时，各气体组分在聚合物表面上吸附能力不同以及在膜内部溶解-扩散系数的差异，导致其渗透通过膜壁的速率不同。由此，可将气体分为“快气”（如H2O、H2、He等）和“慢气”（如N2、CH4及其它烃类等）。当混合气体在驱动力—膜两侧相应组分分压差的作用下，渗透速率相对较快的气体优先透过膜壁而在低压渗透侧被富集，而渗透速率相对较慢的气体则在高压滞留侧被富集，从而达到混合气体分离之目的。膜分离回收氢气具有技术先进、工艺设计合理、占地少、开动灵活、膜寿命长、维护及运行费用低等优点；氢回收系统的性能稳定、连续开工率高。多年来的实践经验表明，采用膜分离回收氢气技术的投资少、投资回收期短，经济效益极为显著。气体透过分离膜分三步实现：气体吸附溶解于膜表面；扩散透过；在膜的另一侧解析。2.4气体分离膜技术未来发展方向(1)开发新的气体分离膜材料：气体分离膜材料的发展方向是开发高渗透量、高选择性、耐高温、抗化学腐蚀的膜材料。(2)制膜理论与方法的研究:丰富完善成膜理论，研究膜的制备条件，利用现有的膜材料制备出高渗透量、高选择性的膜，如超薄皮层的无缺陷、非对称或有超薄皮层的复合膜，是制膜研究的重要方向。(3)渗透性能与膜材料的研究:以往对聚合物结构和渗透性能的关系只能作定性描述，难以定量。计算机模拟技术期望能够提供一种描述结构与性能关系的研究思路.最近D.R.Paul等人对He、H2、O2、N2、CH4、CO2等，在大量玻璃态聚合物中的渗透性能进行综合分析，运用自由体积方法，对玻璃态聚合物结构与气体渗透性能的关系，作了更为准确的预测。(4)流程和系统的优化:有时由于气体分离膜分离系数低，一级分离往往得不到足够高浓度的产品，就要用多级分离。如何组织流程，将极大的影响分离效果，需要进行优化设计。2.5气体分离膜的类型与选择目前回收氢气的气体分离膜主要有聚酰亚胺和聚砜类高分子中空纤维膜。聚酰亚胺膜是一类环链化合物，是由芳香族或脂环族四酸二酐和二元胺经缩聚得到的芳杂环高聚物，包括均苯型聚酰亚胺薄膜和联苯型聚酰亚胺薄膜两类。有突出的耐高温、耐辐射、耐化学腐蚀和电绝缘性能，可在250～280℃空气中长期使用。玻璃化温度分别为280℃、385℃和500℃以上。20℃时拉伸强度为200MPa，200℃时大于100MPa。聚砜膜材料力学性能优异，硬度和冲击强度高，无毒、耐辐射耐热耐寒性耐老化性好，并具有自息性可在-100～175℃下长期使用。耐无机酸碱盐的腐蚀，但不耐芳香烃和卤化烃。聚砜类膜材料在性能上还存在不足，如抗污染性差、对某些有机溶剂的抗溶剂性不理想、允许的操作压力较低等。聚酰亚胺膜为第二代膜材质，聚砜膜是第一代膜材质，因为提氢使用第二代膜比第一代膜在渗透量及分离系数上都优越，用聚砜膜分离氢分离系数为80左右，聚酰亚胺膜则超过120，所以，膜法分离回收合成氨驰放气中的氢气选择聚酰亚胺膜。三、课题的基本方案本研究采用气体分离膜聚酰亚胺分离和提纯合成氨驰放气中的氢气组分，并设计出配套的氨回收单元来回收得到高纯度的液氨，弄清楚它们的分离原理，制定出相应的工艺路线，画出工艺流程图，设计出合适的化工参数并进行材料选择及设备选型。3.2基本工艺流程(